Ricerca di nuovi colori e fonti sostenibili: pigmenti microbici
I colori sono tra i principali parametri catturati e valutati dalla vista umana subito dopo aver visto qualsiasi oggetto, ad esempio cibo, fiori e piante, vestiti, animali e altri esseri umani. Per questo motivo, diversi settori industriali investono in ricerca e sviluppo per creare nuovi colori e fonti e quindi ideare nuove tendenze di mercato che portino all’innovazione.
La crescente ricerca di bioprodotti sostenibili e non inquinanti è una necessità sempre più impellente nell’attuale scenario planetario. I microrganismi possono rappresentare un’ottima fonte di bioprodotti con applicazioni in diversi settori industriali. Una di queste possibilità risiede nella produzione di pigmenti microbici.
Nel settore conciario le principali operazioni che consentono di creare le caratteristiche estetiche al prodotto in pelle finito si suddividono in:
- tintura che consiste nel fissare il colorante alle fibre del tessuto dermico, onde nobilitare e conferire un “aspetto moda” al prodotto finito con una colorazione caratteristica
- ingrasso che consiste nel somministrare sostanze di natura grassa emulsionabili fra le fibre del tessuto dermico allo scopo di conferire morbidezza, elasticità ed insieme pienezza, evitando l’incollaggio delle fibre fra loro nel cuoio finale
- rifinizione (strato superficiale “top”) che conferisce all’ articolo finale una protezione nei confronti dello sfregamento e del graffio, dell’ acqua e dello sporco mediante l’ applicazione con varie tecniche di un film polimerico, in qualche caso proteico (caseina) ma generalmente a base di resina sintetica (poliacrilica, poliuretanica); altro scopo potrebbe essere quello di modificarne l’aspetto (colore, tatto, opacità o brillantezza) uniformando l’aspetto superficiale nel caso in cui vi sia la presenza di preesistenti difetti o danneggiamenti del fiore della pelle.
I pigmenti o coloranti sono sostanze chimiche che assorbono selettivamente la luce e la riflettono a una lunghezza d’onda di 400–800 nm, rendendo un colore specifico visibile a occhio nudo. Fisiologicamente, questi colori risultanti integrano le prime percezioni umane, parte di un sistema primario nell’elaborazione delle informazioni visive. Questo processo avviene nei fotorecettori e nelle cellule gangliari della retina umana, che differenziano tali colori in diverse microdivisioni da diverse tonalità, sfumature, chiarezza e saturazione. Gli esseri umani attribuiscono ai colori non solo le percezioni quotidiane ma anche la rappresentazione dei sentimenti, l’organizzazione, la categorizzazione degli oggetti e la costruzione di stili personali.
Esistono differenze tra coloranti e pigmenti, sebbene abbiano applicazioni simili nel fornire colori agli oggetti. I coloranti sono composti idrosolubili con un livello molecolare di dispersione che conferisce loro colori più brillanti e vivaci ma scarsa stabilità alla luce. I pigmenti, invece, sono difficilmente solubili in acqua per natura, raggiungendo un livello di dispersione in particelle, non risentono del veicolo di incorporazione e mantengono una buona stabilità alla luce.
Sebbene i coloranti sintetici offrano una vasta gamma di tonalità o sfumature e ad essere facilmente riproducibili, molti laboratori e startup che cercano soluzioni proiettate ad una moda sostenibile hanno individuato nei batteri e nella microbiologia il futuro della tintura.
I pigmenti microbici ottenuti da batteri, funghi e microalghe rappresentano una possibile alternativa ai tradizionali pigmenti sintetici.
I pigmenti microbici possiedono eccellenti proprietà nutrizionali e terapeutiche, e l’industria sta progressivamente riconoscendo queste proprietà attraverso i risultati pubblicati in letteratura. Essi possiedono notevoli potenzialità per applicazioni biotecnologiche per la colorazione nell’industria alimentare, cosmetica, tessile e farmaceutica. Ad esempio, i pigmenti delle microalghe hanno raggiunto una commercializzazione significativa nel settore alimentare e degli integratori e anche le aziende del tessile stanno commercializzando questi pigmenti con un’ampia possibilità di espansione anche nel settore delle vernici.
I pigmenti microbici derivano dalle specie più diverse presenti in natura, compresi i microbi già adattati all’interazione umana senza presentare patogenicità. Possono anche svolgere il ruolo di additivi nei coloranti per migliorare le formulazioni con le loro proprietà bioattive (antiossidanti, antimicrobiche). Diverse categorie di sostanze possono essere sintetizzate a partire dai microrganismi, tra cui carotenoidi, flavine, fenazine, melanine.
L’utilizzo dei microrganismi presenta numerosi vantaggi tra i quali:
– capacità di crescita in bioreattori in condizioni chimico – fisiche controllate
– possibilità di utilizzare rifiuti agricoli e sottoprodotti industriali come fonti di carbonio e azoto per la fermentazione
– riduzione dei costi dovuta alla biotrasformazione degli scarti industriali
– biodegradabilità
La biotecnologia può essere la chiave per lo sviluppo sostenibile, anticipando e risolvendo i problemi legati ai consumi. I processi possono essere continuamente ottimizzati per ridurre le operazioni a valle e gli impatti ambientali, produrre pigmenti più stabili, utilizzare sottoprodotti di altri settori come substrati di fermentazione e scoprire nuovi pigmenti e le loro applicazioni.
Il loro utilizzo su larga scala presenta ancora alcune criticità dovute alla necessità di maggiori investimenti nel segmento, nelle normative e nella legislazione per la loro produzione, applicazione e commercializzazione. Tuttavia, il progresso degli studi molecolari integrati, facilitato anche dal crescente sviluppo di metodologie bioinformatiche e piattaforme omiche fornirà un valido supporto per poter affrontare le sfide legate ai colli di bottiglia associati alla produzione di questi bioprodotti.
Inoltre, la possibilità di utilizzo di rifiuti agricoli e sottoprodotti industriali facilita e migliora il bioprocesso e contribuisce alla possibilità di miglioramento dei costi e della qualità in tutte le fasi di produzione oltre che al miglioramento dell’impatto ambientale.
A cura di
Dott.ssa Roberta Aveta – Tecnico di microscopia/servizi di diagnostica avanzata
Pubblicato il: 12 aprile 2024 alle 09:25